(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランバート配光分布を有する光を射出する固体光源装置と、
前記固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットと、を備える照明装置であって、
前記コリメーターレンズユニットは、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズを含む複数のレンズを備えるとともに光軸を有し、
前記複数のレンズは、第１の非球面を含む複数の非球面を有し、
前記第１レンズの射出面が前記第１の非球面であり、
前記第１の非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記光軸の近傍における光束密度が前記光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い所定の光束密度分布に変換し、
前記複数の非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化し、
前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記光軸の近傍における光束密度は、前記光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高く、
透明な固体又は液体からなる放熱部材が、前記固体光源装置における前記光を射出する部位と、前記第１レンズと、に接して配置されており、
前記放熱部材の屈折率をｎ１とし、前記第１レンズの屈折率をｎ２とするとき、
「ｎ２−ｎ１≧０．２」の条件を満たすことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第１レンズの射出面は、短軸方向が前記光軸に平行な楕円近似曲面からなることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置において、
前記放熱部材は、固体からなり、
前記放熱部材における前記第１レンズの入射面と接する面が平面からなり、
前記第１レンズの入射面は、平面からなることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
照明装置と、
前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
前記照明装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体光源装置から射出される光の拡がり角を抑制する第１レンズと、当該第１レンズからの光を略平行化する第２レンズとを備えるコリメーターレンズユニットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来のコリメーターレンズユニットによれば、第１レンズによって拡がり角が抑制された光を第２レンズによって略平行化するため、固体光源装置から射出される光を効率よく略平行化することが可能となる。
【０００４】
一方、従来、主励起光を射出する固体光源と、主励起光を変換して射出する蛍光層とを有する白色の固体光源装置を用いたプロジェクターが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
従来のプロジェクターによれば、エネルギー消費の少ない小型・軽量の白色の固体光源装置を備えるため、エネルギー消費の少ない小型・軽量のプロジェクターを構成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０８５７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のプロジェクターにおいては、固体光源装置から射出される光の配向分布がランバート配向分布を示すため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用しようとすると、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのないコリメーターレンズユニットを提供することを目的とする。また、このようなコリメーターレンズユニットを備える照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明のコリメーターレンズユニットは、少なくとも２つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、前記少なくとも２つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも２面が非球面からなり、前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも１面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、前記少なくとも２つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い１面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明のコリメーターレンズユニットによれば、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【００１１】
なお、本明細書において、「光束密度」とは、コリメーターレンズユニットから射出される光における単位面積当たりの光強度を意味する。
【００１２】
本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前段非球面も後段非球面もともに、非球面における光軸方向の位置が光軸からの距離に応じて任意に定義される回転対称非球面であることが好ましい。
【００１３】
［２］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記コリメーターレンズユニットから射出される光の光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸において最大値を示すとともに、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れるに従って徐々に低くなることが好ましい。
【００１４】
このような構成とすることにより、被照明領域における面内光強度分布をより一層均一なものにすることができる。
【００１５】
［３］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズを備え、前記第１レンズの射出面又は前記第２レンズの入射面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第２レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることが好ましい。
【００１６】
このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。
【００１７】
［４］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズの射出面は球面が形成され、前記第２レンズの入射面に前記前段非球面が形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように構成することにより、第１レンズの射出面に前段非球面が形成されている場合と比較して、よりビーム径の大きい光を前段非球面に入射させることが可能となることから、より広い面積を有する前段非球面を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度良く行うことが可能となる。
【００１９】
［５］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔は、前記第１レンズの有効半径よりも大きいことが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、十分にビーム径が大きくなった光を前段非球面に入射させることが可能となる。
【００２１】
ここで、第１レンズと第２レンズとの間隔とは、コリメーターレンズユニットの光軸に沿った、第１レンズの射出面と第２レンズの入射面との間の間隔のことである。また、第１レンズの有効半径とは、固体光源装置からの光が第１レンズの射出面を通過する際における、当該固体光源装置からの光のビーム半径のことである。
【００２２】
［６］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズは光学ガラスからなり、前記第２レンズは樹脂からなることが好ましい。
【００２３】
第１レンズの射出面を球面とし第２レンズの入射面を前段非球面とした場合には、上記のように第１レンズを光学ガラスから製造し第２レンズを樹脂から製造することが好ましい。このようにすることによって、第１レンズを通常の研削研磨法を用いて製造するとともに第２レンズをプレス成形法を用いて製造することにより、全体として高い量産性でコリメーターレンズユニットを製造することが可能となる。
【００２４】
［７］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズのｎｄは、１．７以上であることが好ましい。
【００２５】
このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の拡がり角を効率よく抑制することが可能となる。
【００２６】
本明細書において、「ｎｄ」とは、波長５８９．３ｎｍの光に対する屈折率のことをいう。
【００２７】
［８］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第１レンズの入射面は平面からなることが好ましい。
【００２８】
このような構成とすることにより、第１レンズを安価なものにすることが可能となりコリメーターレンズユニットの製造コストを安価なものにすることが可能となる。
【００２９】
［９］本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズ並びに前記第１レンズ及び前記第２レンズの間に配置される第３レンズを備え、前記第１レンズの射出面、前記第３レンズの入射面及び射出面並びに前記第２レンズの入射面のうちの２面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第２レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることが好ましい。
【００３０】
このような構成とすることによっても、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。
【００３１】
［１０］本発明の照明装置は、ランバート発光タイプの固体光源装置と、前記固体光源
装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットとを備える照明装置であって、前記コリメーターレンズユニットは、本発明のコリメーターレンズユニットであることを特徴とする。
【００３２】
このため、本発明の照明装置によれば、本発明のコリメーターレンズユニットを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【００３３】
［１１］本発明の照明装置においては、前記コリメーターレンズユニットは、上記［１］又は［２］に記載のコリメーターレンズユニットであり、かつ、前記少なくとも２つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第１レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第２レンズを備え、前記固体光源装置における、ランバート配光分布を有する光を射出する部位を光射出部とするとき、前記照明装置においては、透明な固体又は液体からなる放熱部材が、前記光射出部及び前記第１レンズと接して配置され、前記第１レンズの射出面に前記前段非球面が形成されていることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、高温となり易い光射出部を上記した放熱部材を介して冷却することが可能となり、その結果、光射出部の劣化を防ぎ、照明装置の寿命を長くすることが可能となる。
【００３５】
また、このような構成とすることにより、放熱部材が第１レンズと接して配置されているため、固体光源装置から第１レンズまでの光路においては、光の屈折に関しては放熱部材と第１レンズとの界面のみを考慮すればよいため、照明装置の設計を比較的容易なものとすることが可能となる。
【００３６】
また、このような構成とすることにより、第１レンズの射出面に前段非球面が形成されているため、第１レンズから射出される光束に疎密を作ることが可能となる。
【００３７】
また、このような構成とすることにより、第２レンズの入射面に前段非球面が形成されている場合と比較して、前段非球面から後段非球面までの距離を長くすることが可能であることから、より長い距離を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度よく行うことが可能となる。
【００３８】
「光射出部」とは、固体光源装置における、ランバート配光分布を有する光を射出する部位である。光射出部としては、励起光から蛍光を生成して射出する蛍光層や、入射する光をランバート配光分布を有する光に変換して射出する拡散板を例示することができる。
なお、蛍光層は高温になることで光変換効率が大きく低下するため、光射出部として蛍光層を用いる場合においては、上記の構成は特に効果が大きい。
【００３９】
放熱部材としては、光射出部の冷却という観点からは熱伝導率が高いものを用いることが好ましい。また、光利用効率の観点からは透明度が高いものを用いることが好ましい。
放熱部材としては、例えば、サファイア、スピネル、石英ガラス、光学ガラス等からなる固体や、水その他可視光を通過する冷媒からなる液体を用いることができる。
【００４０】
［１２］上記［１１］に記載の照明装置においては、前記前段非球面は、短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなることが好ましい。
【００４１】
このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも十分に高くすることが可能となる。
【００４２】
なお、本明細書において、「楕円近似曲面」には、楕円面と、楕円面に近似する曲面との両方を含む。
【００４３】
［１３］上記［１１］又は［１２］に記載の照明装置においては、前記放熱部材のｎｄをｎ１とし、前記第１レンズのｎｄをｎ２とするとき、「ｎ２−ｎ１≧０．２」の条件を満たすことが好ましい。
【００４４】
このような構成とすることにより、放熱部材と第１レンズとの界面において光を十分に屈折させることが可能となる。
【００４５】
上記の観点からは、「ｎ２−ｎ１≧０．３」の条件を満たすことがさらに好ましい。放熱部材のｎｄと第１レンズのｎｄとの間に大きな差があるほど、放熱部材と第１レンズとの界面及び第１レンズの射出面と空気との界面において光を強く屈折することが可能となるため、第１レンズが必要以上に大型化してしまうことがなくなる。
【００４６】
「ｎ２−ｎ１≧０．２」の条件を満たす「放熱部材の材料」と「第１レンズの材料」との組み合わせとしては、例えば、サファイア（ｎｄ＝１．７１）と高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝２．０以上、旭硝子株式会社のＡ−ＮＢＡ２０、株式会社オハラのＬ−ＢＢＨ１等）、水（ｎｄ＝１．３３３）と高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝１．６以上、株式会社オハラのＳ−ＬＡＬ７等）、石英ガラス又は白板ガラス（ｎｄ＝１．５程度）と高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝１．７５以上、株式会社オハラのＳ−ＬＡＨ５９等）を挙げることができる。なお、本発明における「放熱部材の材料」と「第１レンズの材料」との組み合わせは、上記の組み合わせに限られるものではない。
【００４７】
［１４］上記［１１］〜［１３］のいずれかに記載の照明装置においては、前記放熱部材は、固体からなり、前記放熱部材における前記第１レンズの入射面と接する面が平面からなり、前記第１レンズの入射面は、平面からなることが好ましい。
【００４８】
このような構成とすることにより、放熱部材及び第１レンズを安価なものにすることが可能となり、照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。
【００４９】
また、このような構成とすることにより、放熱部材と第１レンズとを密着させることが容易となり、この観点からも照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。
【００５０】
［１５］本発明のプロジェクターは、照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記照明装置は、本発明の照明装置であることを特徴とする。
【００５１】
このため、本発明のプロジェクターは、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図。
【図２】実施形態１における固体光源装置１０の断面図。
【図３】実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０を説明するために示す図。
【図４】実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａを説明するために示す図。
【図５】実施形態３に係るコリメーターレンズユニット２０ｂを説明するために示す図。
【図６】比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃを説明するために示す図。
【図７】比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄを説明するために示す図。
【図８】比較例３に係るコリメーターレンズユニット２０ｅを説明するために示す図。
【図９】比較例４に係るコリメーターレンズユニット２０ｆを説明するために示す図。
【図１０】実施形態４に係る照明装置１００ｇ及びプロジェクター１０００ｇを説明するために示す図。
【図１１】実施形態５に係る照明装置１００ｈ及びプロジェクター１０００ｈを説明するために示す図。
【図１２】実施形態６に係るコリメーターレンズユニット２０ｉを説明するために示す図。
【図１３】実施形態７に係るプロジェクター１０００ｊの光学系を示す平面図。
【図１４】実施形態７における固体光源アレイ１１ａをコリメーターレンズアレイ１４ａ側から見た図。
【図１５】実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊ及び照明装置１００ｊ（符号を図示せず。）を説明するために示す図。
【図１６】実施形態８に係るコリメーターレンズユニット２０ｋ及び照明装置１００ｋ（符号を図示せず。）を説明するために示す図。
【図１７】実施形態９に係るコリメーターレンズユニット２０ｌ及び照明装置１００ｌ（符号を図示せず。）を説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明のコリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００５４】
［実施形態１］
まず、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０、照明装置１００及びプロジェクター１０００の構成を説明する。
【００５５】
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図である。
図２は、実施形態１における固体光源装置１０の断面図である。
図３は、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０を説明するために示す図である。図３（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０によって略平行化される様子を示す図であり、図３（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０から射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図３（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０から射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）
を示す図である。なお、図３（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図３（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【００５６】
なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１における照明光軸１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（図１における紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向）及びｙ軸方向（図１における紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向）とする。
【００５７】
実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。
【００５８】
照明装置１００は、固体光源装置１０と、コリメーターレンズユニット２０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有する。
【００５９】
固体光源装置１０は、図２に示すように、基台１２、固体光源１４、蛍光層１６及び封止部材１８を有するランバート発光タイプの発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。なお、固体光源装置１０は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
【００６０】
コリメーターレンズユニット２０は、図１及び図３（ａ）に示すように、固体光源装置１０に近い側に位置する第１レンズ２２及び固体光源装置１０から遠い側に位置する第２レンズ２４を備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有する。また、コリメーターレンズユニット２０から射出される光の光束密度が、コリメーターレンズユニット２０の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れるに従って徐々に低くなるように構成されている。
【００６１】
ここで、「徐々に低くなる」とは、単調かつ連続的に低くなるという意味で用いている。
【００６２】
また、コリメーターレンズユニット２０における第１レンズ２２と第２レンズ２４との間隔ｄ１は、第１レンズ２２の有効半径ｄ２よりも大きくなるように構成されている。
【００６３】
第１レンズ２２は、入射面２１が平面からなり、射出面２３に球面が形成された光学ガラスからなる平凸レンズであり、固体光源装置１０からの光の拡がり角を抑える機能を有する。なお、第１レンズ２２のｎｄは、１．８３である。
【００６４】
第２レンズ２４は、入射面２５に前段非球面が形成され、射出面２６に後段非球面が形成された樹脂（ＰＭＭＡ（ｎｄ＝１．４９４））からなる非球面両凸レンズであり、入射面（前段非球面）２５は、固体光源装置１０から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、射出面（後段非球面）２６は、所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有する。その結果、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示す
ように、コリメーターレンズユニット２０から射出される光における、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度は、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなり、コリメーターレンズユニット２０の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れるに従って徐々に低くなる。
【００６５】
第１レンズアレイ１２０は、コリメーターレンズユニット２０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
【００６６】
第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００６７】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、固体光源装置１０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。
【００６８】
重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００６９】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの照明光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。
【００７０】
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
【００７１】
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像情報に応じて照明光を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００７２】
また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶
装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
【００７３】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００７４】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００７５】
次に、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０、照明装置１００及びプロジェクター１０００の効果を説明する。
【００７６】
実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第２レンズ２４の入射面２５に形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【００７７】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、コリメーターレンズユニット２０から射出される光の光束密度が、コリメーターレンズユニット２０の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット２０の光軸から離れるに従って徐々に低くなるように構成されているため、被照明領域における面内光強度分布をより一層均一なものにすることができる。
【００７８】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、固体光源装置１０に近い側に位置する第１レンズ２２及び固体光源装置１０から遠い側に位置する第２レンズ２４を備え、第２レンズ２４の入射面２５に前段非球面が形成され、射出面２６に後段非球面が形成されているため、固体光源から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第１レンズ２２の射出面２３が球面からなり、第２レンズ２４の入射面２５に前段非球面が形成されているため、第１レンズの射出面に前段非球面が形成されている場合と比較して、よりビーム径の大きい光を前段非球面に入射させることが可能となることから、より広い面積を有する前段非球面を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度良く行うことが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、コリメーターレンズユニット２０における第１レンズ２２と第２レンズ２４との間隔ｄ１が、第１レンズ２２の有効半径ｄ２よりも大きくなるように構成されているため、十分にビーム径が大きくなった光を前段非球面に入射させることが可能となる。
【００８１】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、上記のように第１レンズ２２の射出面２３を球面とし第２レンズ２４の入射面２５を前段非球面としているため、第１レンズを光学ガラスから製造し第２レンズを樹脂から製造することができる。このようにすることによって、第１レンズを通常の研削研磨法を用いて製造するとともに第２レンズをプレス成形法を用いて製造することにより、全体として高い量産性でコリメーターレンズユニットを製造することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第１レンズ２２のｎｄが１．７以上であるため、固体光源から射出される光の拡がり角を効率よく抑制することが可能となる。
【００８３】
また、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０によれば、第１レンズ２２の入射面２１は平面からなるため、第１レンズを安価なものにすることが可能となりコリメーターレンズユニットの製造コストを安価なものにすることが可能となる。
【００８４】
実施形態１に係る照明装置１００によれば、ランバート発光タイプの固体光源装置１０と、固体光源装置１０から射出される光を略平行化する実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０とを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【００８５】
実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、実施形態１に係る照明装置１００を備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。
【００８６】
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａを説明するために示す図である。図４（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ａによって略平行化される様子を示す図であり、図４（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ａから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図４（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ａから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図４（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ａによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図４（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ａから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【００８７】
実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａは、基本的には実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット２０ａを構成する第１レンズの構成が実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なる。また、第１レンズの構成が異なることに伴って、第２レンズの構成も異なる。
【００８８】
すなわち、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａにおいては、図４（ａ）に示すように、第１レンズ２２ａがメニスカス凸レンズからなる。また、それに伴って、第２レンズ２４ａの入射面（前段非球面）２５ａ及び射出面（後段非球面）２６ａの形状が実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と異なる。
【００８９】
このように、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａは、第１レンズ２２ａの構成及び第２レンズ２４ａの構成が、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なるが、第２レンズ２４ａの入射面２５ａに形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０ａの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ａの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【００９０】
［実施形態３］
図５は、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット２０ｂを説明するために示す図である。図５（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｂによって略平行化される様子を示す図であり、図５（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｂから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図５（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｂから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図５（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｂによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図５（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｂから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【００９１】
実施形態３に係るコリメーターレンズユニット２０ｂは、基本的には実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット２０ｂを構成する第１レンズの構成が実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａの場合とは異なる。また、第１レンズの構成が異なることに伴って、第２レンズの構成も異なる。
【００９２】
すなわち、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット２０ｂにおいては、図５（ａ）に示すように、第１レンズ２２ｂは、射出面２３ｂに非球面が形成されたメニスカス凸レンズからなる。また、それに伴って、第２レンズ２４ｂの入射面（前段非球面）２５ｂ及び射出面（後段非球面）２６ｂの形状が実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａと異なる。
【００９３】
このように、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット２０ｂは、コリメーターレンズユニット２０ｂを構成する第１レンズ２２ｂの構成が、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａ場合と異なるが、第１レンズ２２ｂの射出面２３ｂに形成された非球面及び第２レンズ２４ｂの入射面２５ｂに形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０ｂの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｂの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【００９４】
また、実施形態３に係るコリメーターレンズユニット２０ｂによれば、第１レンズ２２ｂの射出面２３ｂに非球面が形成されているため、コリメーターレンズユニット２０ｂの光路長を短くすることが可能となり、コリメーターレンズユニット２０ｂを小型化することが可能となる。
【００９５】
次に、本発明のコリメーターレンズユニットに関する比較例について説明する。
【００９６】
［比較例１］
図６は、比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃを説明するために示す図である。図６（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｃによって略平行化される様子を示す図であり、図６（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｃから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図６（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｃから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図６（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｃによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図６（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｃから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【００９７】
比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃは、基本的には実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット２０ｃを構成する第２レンズの構成が実施形態２に係るコリメーターレンズユニット２０ａの場合とは異なる。
【００９８】
すなわち、比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃにおいては、図６（ａ）に示すように、第２レンズ２４ｃは入射面２５ｃが球面からなり、射出面２６ｃに非球面が形成されたメニスカス凸レンズからなる。
【００９９】
このように、比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃは、コリメーターレンズユニット２０ｃを構成する第１レンズ２２ｃの射出面（球面）２３ｃ、第２レンズ２４ｃの入射面（球面）２５ｃのいずれにも前段非球面が形成されていないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット２０ｃから射出される光における、コリメーターレンズユニット２０ｃの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット２０ｃの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう（図６（ｂ）及び図６（ｃ）参照。）。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。
【０１００】
［比較例２］
図７は、比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄを説明するために示す図である。図７（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｄによって略平行化される様子を示す図であり、図７（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｄから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図７（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｄから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図７（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｄによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図７（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｄから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１０１】
比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄは、基本的には比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット２０ｄを構成する第２レンズの構成が比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃの場合とは異なる。
【０１０２】
すなわち、比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄにおいては、図７（ａ）に示すように、第２レンズ２４ｄは、入射面２５ｄに非球面が形成され、射出面２６ｄに後段非球面が形成された非球面メニスカス凸レンズからなる。
【０１０３】
しかしながら、比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄは、コリメーターレンズユニット２０ｄを構成する第２レンズ２４ｄの入射面（非球面）２５ｄが、固体光源装置１０から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット２０ｄの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｄの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有しないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット２０ｄから射出される光における、コリメーターレンズユニット２０ｄの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット２０ｄの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう（図７（ｂ）及び図７（ｃ）参照。）。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。
【０１０４】
［比較例３］
図８は、比較例３に係るコリメーターレンズユニット２０ｅを説明するために示す図である。図８（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｅによって略平行化される様子を示す図であり、図８（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｅから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図８（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｅから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図８（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｅによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図８（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｅから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１０５】
比較例３に係るコリメーターレンズユニット２０ｅは、基本的には比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット２０ｅを構成する第２レンズの構成が比較例２に係るコリメーターレンズユニット２０ｄの場合とは異なる。
【０１０６】
すなわち、比較例３に係るコリメーターレンズユニット２０ｅにおいては、図８（ａ）に示すように、第２レンズ２４ｅは、入射面２５ｅに非球面が形成され、射出面２６ｅに後段非球面が形成された非球面両凸レンズからなる。
【０１０７】
しかしながら、比較例３に係るコリメーターレンズユニット２０ｅは、コリメーターレンズユニット２０ｅを構成する第２レンズ２４ｅの入射面（非球面）２５ｅは、固体光源装置１０から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット２０ｅの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｅの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有するが、その能力が不十分であり、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット２０ｅから射出される光における、コリメーターレンズユニット２０ｅの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット２０ｅの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう（図８（ｂ）及び図８（ｃ）参照。）。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。
【０１０８】
［比較例４］
図９は、比較例４に係るコリメーターレンズユニット２０ｆを説明するために示す図である。図９（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｆを通過する際に屈折する様子を示す図であり、図９（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｆから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図９（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｆから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図９（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｆを通過する際に屈折する様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図９（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｆから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１０９】
比較例４に係るコリメーターレンズユニット２０ｆは、基本的には比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット２０ｆを構成する第２レンズの構成が比較例１に係るコリメーターレンズユニット２０ｃの場合とは異なる。
【０１１０】
すなわち、比較例４に係るコリメーターレンズユニット２０ｆにおいては、図９（ａ）に示すように、第２レンズ２４ｆは、入射面２５ｆ及び射出面２６ｆが球面からなるメニスカス凸レンズからなる。
【０１１１】
このように、比較例４に係るコリメーターレンズユニット２０ｆは、第１レンズ２２ｆの射出面２３ｆ、第２レンズ２４ｆの入射面２５ｆのいずれにも前段非球面が形成されておらず、第２レンズ２４ｆの射出面２６ｆにも後段非球面が形成されていない。このため、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニット２０ｆから射出される光における、コリメーターレンズユニット２０ｆの光軸から離れた周辺部における光束密度が盛り上がっている。また、図９（ａ）に示すように、固体光源装置１０から射出される光を略平行化することができない。その結果、コリメーターレンズユニット２０ｆから射出される光における、コリメーターレンズユニット２０ｆの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニット２０ｆの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることはできるが、固体光源装置１０から射出される光を略平行化することができない。
【０１１２】
次に、本発明のコリメーターレンズユニットを備える照明装置及びプロジェクターの他の実施形態について説明する。
【０１１３】
［実施形態４］
図１０は、実施形態４に係る照明装置１００ｇ及びプロジェクター１０００ｇを説明するために示す図である。
【０１１４】
実施形態４に係るプロジェクター１０００ｇは、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、照明装置の構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。
【０１１５】
すなわち、実施形態４に係る照明装置１００ｇは、図１０に示すように、インテグレーター光学系として、ロッドインテグレーター光学系７００を備える。なお、実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するものについては、記載を省略する。
【０１１６】
ロッドインテグレーター光学系７００は、集光レンズ７１０と、偏光変換ロッド７２０と、リレーレンズ７３０とを備える。
【０１１７】
集光レンズ７１０は、コリメーターレンズユニット２０からの平行光を集光して偏光変換ロッド７２０の偏光変換部７２２に導光する。
【０１１８】
偏光変換ロッド７２０は、偏光変換部７２２及びインテグレーターロッド部７２４を有し、面内光強度分布が均一化した光を射出する。偏光変換部７２２は、集光レンズ７１０からの光を略１種類の直線偏光光に変換する機能を有する。インテグレーターロッド部７２４は、偏光変換された光を内面で多重反射することによって均一化する機能を有する。
【０１１９】
リレーレンズ７３０は、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂとともに、偏光変換ロッド７２０から射出された光を発散させずに、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ７３０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【０１２０】
このように、実施形態４に係る照明装置１００ｇによれば、ランバート発光タイプの固体光源装置１０と、固体光源装置１０から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニット２０とを備えるため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１２１】
実施形態４に係るプロジェクター１０００ｇによれば、上記した照明装置１００ｇを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。
【０１２２】
なお、実施形態４に係るプロジェクター１０００ｇは、照明装置の構成以外は、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【０１２３】
［実施形態５］
図１１は、実施形態５に係る照明装置１００ｈ及びプロジェクター１０００ｈを説明するために示す図である。図１１（ａ）はプロジェクター１０００ｈの光学系を示す平面図であり、図１１（ｂ）はカラーホイール７５０を示す図である。
【０１２４】
実施形態５に係るプロジェクター１０００ｈは、図１１（ａ）に示すように、照明装置１００ｈと、リレー光学系８００と、マイクロミラー型光変調装置４１０と、投写光学系６１０とを備える。
【０１２５】
照明装置１００ｈは、固体光源装置１０と、コリメーターレンズユニット２０と、ロッドインテグレーター光学系７４０と、カラーホイール７５０とを備える。
【０１２６】
固体光源装置１０及びコリメーターレンズユニット２０は、実施形態１で説明したものと同様であるため説明を省略する。
【０１２７】
ロッドインテグレーター光学系７４０は、集光レンズ７４２と、インテグレーターロッド７４４を有する。集光レンズ７４２は、コリメーターレンズユニット２０からの平行光を集光してインテグレーターロッド７４４の入射面に導光する。インテグレーターロッド７４４は、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出する。
【０１２８】
カラーホイール７５０は、図１１（ａ）に示すように、インテグレーターロッド７４４の入射面の直前に配設されている。カラーホイール７５０は、図１１（ｂ）に示すように、回転方向に沿って区切られた４つの扇形の領域に３つの透過型のカラーフィルタ７５２Ｒ，７５２Ｇ，７５２Ｂ及び透光領域７５２Ｗが形成された円板状部材からなる。
【０１２９】
カラーフィルタ７５２Ｒは、インテグレーターロッド７４４に入射する光のうち、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、赤色光成分のみを透過するものである。同様に、カラーフィルタ７５２Ｇ，７５２Ｂは、それぞれ、インテグレーターロッド７４４に入射する光のうち、緑又は青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、緑色光成分又は青色光成分のみを透過するものである。カラーフィルタ７５２Ｒ，７５２Ｇ，７５２Ｂは、例えば、誘電体多層膜や、塗料を用いて形成されたフィルタ板などを好適に用いることができる。透光領域７５２Ｗは、インテグレーターロッド７４４に入射する光がそのまま通過できるようになっている。この透光領域７５２Ｗにより、投写画像中の輝度を高くすることができ、投写画像の明るさを確保することができる。
【０１３０】
リレー光学系８００は、図１１（ａ）に示すように、リレーレンズ８１０と、反射ミラー８２０と、集光レンズ８３０とを有し、インテグレーターロッド７４４からの光をマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域に導く機能を有する。
【０１３１】
リレーレンズ８１０は、集光レンズ８３０とともに、インテグレーターロッド７４４からの光を発散させずにマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ８１０は、１枚のレンズで構成されていてもよいし、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【０１３２】
反射ミラー８２０は、照明光軸１００ｈａｘに対して傾斜して配置され、リレーレンズ８１０からの光を曲折し、マイクロミラー型光変調装置４１０へと導光する。これにより、プロジェクターをコンパクトにすることができる。
【０１３３】
集光レンズ８３０は、リレーレンズ８１０及び反射ミラー８２０からの光をマイクロミラー型光変調装置４１０の画像形成領域に集光させ、かつ、マイクロミラー型光変調装置４１０によって変調された光を投写光学系６１０とともに拡大投写するものである。
【０１３４】
マイクロミラー型光変調装置４１０は、リレー光学系８００からの光を画像情報に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写光学系６１０へと射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置である。マイクロミラー型光変調装置４１０としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。
【０１３５】
マイクロミラー型光変調装置４１０から射出される画像光は、投写光学系６１０によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【０１３６】
このように、実施形態５に係る照明装置１００ｈによれば、ランバート発光タイプの固体光源装置１０と、固体光源装置１０から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニット２０とを備えるため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１３７】
実施形態５に係るプロジェクター１０００ｈによれば、上記した照明装置１００ｈを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。
【０１３８】
［実施形態６］
図１２は、実施形態６に係るコリメーターレンズユニット２０ｉを説明するために示す図である。図１２（ａ）は固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｉによって略平行化される様子を示す図であり、図１２（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｉから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図１２（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｉから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図１２（ａ）における光線は、固体光源装置１０から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｉによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図１２（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｉから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１３９】
実施形態６に係るコリメーターレンズユニット２０ｉは、基本的には実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様の構成を有するが、第３レンズをさらに備える点で実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なる。
【０１４０】
すなわち、実施形態６に係るコリメーターレンズユニット２０ｉにおいては、図１２（ａ）に示すように、少なくとも２つのレンズとして、固体光源装置１０に近い側に位置する第１レンズ２２ｉ及び固体光源装置１０から遠い側に位置する第２レンズ２４ｉ並びに第１レンズ２２ｉ及び第２レンズ２４ｉの間に配置される第３レンズ２８を備え、第１レンズ２２ｉの射出面２３ｉ及び第３レンズ２８の入射面２７の２面に前段非球面が形成されており、かつ、第２レンズ２４ｉの射出面２６ｉに後段非球面が形成されている。第１レンズ２２ｉの入射面２１ｉ、第２レンズ２４ｉの入射面２５ｉ及び第３レンズ２８の射出面２９は平面からなる。
なお、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、第３レンズの射出面や第２レンズの入射面に前段非球面が形成されていてもよい。
【０１４１】
このように、実施形態６に係るコリメーターレンズユニット２０ｉは、第３レンズ２８をさらに備える点で実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なるが、第１レンズ２２ｉの射出面２３ｉ及び第３レンズ２８の入射面２７に形成された前段非球面が、固体光源装置１０からの光を、コリメーターレンズユニット２０ｉの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｉの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１４２】
また、実施形態６に係るコリメーターレンズユニット２０ｉによれば、第１レンズ２２ｉの射出面２３ｉ及び第３レンズ２８の入射面２７の２面に前段非球面が形成されており、かつ、第２レンズ２４ｉの射出面２６ｉに後段非球面が形成されているため、このような構成とすることによっても、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。
【０１４３】
［実施形態７］
図１３は、実施形態７に係るプロジェクター１０００ｊの光学系を示す平面図である。
図１４は、実施形態７における固体光源アレイ１１ａをコリメーターレンズアレイ１４ａ側から見た図である。
図１５は、実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊ及び照明装置１００ｊ（符号を図示せず。）を説明するために示す図である。図１５（ａ）は固体光源装置１０ａ（透明基板１７ａ及び蛍光層１８ａのみ図示。）から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｊによって略平行化される様子を示す図であり、図１５（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｊから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図１５（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｊから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図１５（ａ）における光線は、固体光源装置１０ａから射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｊによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図１５（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｊから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１４４】
実施形態７に係る照明装置１００ｊは、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するが、放熱部材をさらに備えることが実施形態１に係る照明装置１００の場合とは異なる。また、放熱部材をさらに備えることに伴って、固体光源装置及びコリメーターレンズユニット（第１レンズ及び第２レンズ）の構成も異なる。以下、実施形態７に係る照明装置１００ｊの構成について説明する。
【０１４５】
実施形態７に係る照明装置１００ｊは、図１３に示すように、固体光源装置１０ａと、コリメーターレンズユニット２０ｊと、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有する。また、照明装置１００ｊにおいては、放熱部材３０が蛍光層１８ａ（後述）及び第１レンズ２２ｊ（後述）と接して配置されている
【０１４６】
固体光源装置１０ａは、固体光源アレイ１１ａと、コリメーターレンズアレイ１４ａと、集光光学系１６ａと、透明基板１７ａと、蛍光層１８ａとを備えるランバート発光タイプの固体光源装置であり、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。なお、固体光源装置１０ａは、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
【０１４７】
固体光源アレイ１１ａは、図１４に示すように、基板１２ａ及び２５個の固体光源１３ａを有する。固体光源アレイ１１ａにおいては、２５個の固体光源１３ａは５行５列のマトリクス状に配置されている。図１４においては、最も左上の固体光源１３ａのみに符号を付している。
【０１４８】
固体光源１３ａは、励起光として青色光を生成する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図１４に示すように、長方形形状の発光領域を有する。
【０１４９】
コリメーターレンズアレイ１４ａは、２５個の固体光源１３ａに対応して設けられ、２５個の固体光源１３ａで生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズ１５ａ（端部の１つにのみ符号を図示）を有する。図示による説明は省略するが、複数のコリメーターレンズ１５ａは、５行５列のマトリクス状に配置されている。コリメーターレンズ１５ａは、例えば、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなる。
【０１５０】
集光光学系１６ａは、コリメーターレンズアレイ１４ａからの青色光（２５個の固体光源１３ａからの励起光）を所定の集光位置に集光する。集光光学系１６ａは、例えば、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなる。
【０１５１】
なお、本発明においては、コリメーターレンズ又は集光光学系を構成するレンズの枚数や形状は上記したものに限られるものではない。
【０１５２】
透明基板１７ａは、蛍光層１８ａを担持する部材であり、例えば、石英ガラス又は光学ガラスからなる。
蛍光層１８ａは、所定の集光位置の近傍に位置し、集光光学系１６ａからの青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成して射出する。蛍光層１８ａは、固体光源装置１０ａにおける光射出部である。
【０１５３】
放熱部材３０は、透明な固体であるサファイア（ｎｄ＝１．７１）からなる。放熱部材３０における第１レンズ２２ｊ（後述）の入射面２１ｊ（後述）と接する面は、平面からなる。
【０１５４】
コリメーターレンズユニット２０ｊは、基本的には実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様の構成を有するが、第１レンズの構成及び第２レンズの構成が実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なる。このため、以下の説明においては、コリメーターレンズユニット２０ｊがコリメーターレンズユニット２０と同様の構成を有する部分については説明を省略する。
【０１５５】
コリメーターレンズユニット２０ｊは、図１３及び図１５（ａ）に示すように、固体光源装置１０ａに近い側に位置する第１レンズ２２ｊ及び固体光源装置１０ａから遠い側に位置する第２レンズ２４ｊを備える。
【０１５６】
第１レンズ２２ｊは、入射面２１ｊが平面からなり、射出面２３ｊには短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなる前段非球面が形成されている非球面平凸レンズである。第１レンズ２２ｊは高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝２．０７）からなる。このため、照明装置１００ｊは、放熱部材３０のｎｄをｎ１とし、第１レンズ２２ｊのｎｄをｎ２とするとき、「ｎ２−ｎ１≧０．２」の条件を満たす。
【０１５７】
第２レンズ２４ｊは、入射面２５ｊが平面からなり、射出面２６ｊに後段非球面が形成された高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝１．７０）からなる非球面平凸レンズである。
【０１５８】
第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０は、実施形態１で説明したものと同様であるため説明を省略する。
【０１５９】
このように、実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊは、第１レンズ２２ｊの構成及び第２レンズ２４ｊの構成が、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０の場合とは異なるが、第１レンズ２２ｊの射出面２３ｊに形成された前段非球面が、固体光源装置１０ａからの光を、コリメーターレンズユニット２０ｊの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｊの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態１に係るコリメーターレンズユニット２０と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１６０】
実施形態７に係る照明装置１００ｊは、放熱部材３０をさらに備えることが実施形態１に係る照明装置１００の場合とは異なるが、ランバート発光タイプの固体光源装置１０ａと、固体光源装置１０ａから射出される光を略平行化する実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊとを備えるため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１６１】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、透明な固体からなる放熱部材３０が、光射出部（蛍光層１８ａ）及び第１レンズ２２ｊと接して配置されているため、高温となり易い光射出部を放熱部材３０を介して冷却することが可能となり、その結果、光射出部の劣化を防ぎ、照明装置の寿命を長くすることが可能となる。
【０１６２】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、放熱部材３０が第１レンズ２２ｊと接して配置されているため、固体光源装置１０ａから第１レンズ２２ｊまでの光路においては、光の屈折に関しては放熱部材３０と第１レンズ２２ｊとの界面のみを考慮すればよいため、照明装置の設計を比較的容易なものとすることが可能となる。
【０１６３】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、第１レンズ２２ｊの射出面２３ｊに前段非球面が形成されているため、第１レンズ２２ｊから射出される光束に疎密を作ることが可能となる。
【０１６４】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、第２レンズの入射面に前段非球面が形成されている場合と比較して、前段非球面から後段非球面までの距離を長くすることが可能であることから、より長い距離を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度よく行うことが可能となる。
【０１６５】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、前段非球面は、短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなるため、固体光源装置１０ａから射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニット２０ｊの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニット２０ｊの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも十分に高くすることが可能となる。
【０１６６】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、放熱部材３０のｎｄをｎ１とし、第１レンズ２２ｊのｎｄをｎ２とするとき、「ｎ２−ｎ１≧０．２」の条件を満たすため、放熱部材３０と第１レンズ２２ｊとの界面において光を十分に屈折させることが可能となる。
【０１６７】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、放熱部材３０は固体からなり、放熱部材３０における第１レンズ２２ｊの入射面２１ｊと接する面が平面からなり、第１レンズ２２ｊの入射面２１ｊは平面からなるため、放熱部材３０及び第１レンズ２２ｊを安価なものにすることが可能となり、照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。
【０１６８】
また、実施形態７に係る照明装置１００ｊによれば、放熱部材３０と第１レンズ２２ｊとを密着させることが容易となり、この観点からも照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。
【０１６９】
［実施形態８］
図１６は、実施形態８に係るコリメーターレンズユニット２０ｋ及び照明装置１００ｋ（符号を図示せず。）を説明するために示す図である。図１６（ａ）は固体光源装置１０ａ（透明基板１７ａ及び蛍光層１８ａのみ図示。）から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｋによって略平行化される様子を示す図であり、図１６（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｋから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図１６（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｋから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図１６（ａ）における光線は、固体光源装置１０ａから射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｋによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図１６（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｋから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１７０】
実施形態８に係る照明装置１００ｋ（符号を図示せず。）は、基本的には実施形態７に係る照明装置１００ｊと同様の構成を有するが、放熱部材及びコリメーターレンズユニット（第１レンズ及び第２レンズ）の構成が実施形態７に係る照明装置１００ｊの場合とは異なる。
【０１７１】
すなわち、実施形態８に係る照明装置１００ｋにおいては、放熱部材３２は石英ガラス（ｎｄ＝１．４６）からなり、コリメーターレンズユニット２０ｋの第１レンズ２２ｋは高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝２．０７）からなる。また、それに伴って、図１６（ａ）に示すように、第１レンズ２２ｋの射出面（前段非球面）２３ｋ及び第２レンズ２４ｋの射出面（後段非球面）２６ｋの形状が実施形態７に係る照明装置１００ｊとは異なる。
【０１７２】
このように、実施形態８に係るコリメーターレンズユニット２０ｋは、第１レンズ２２ｋの構成及び第２レンズ２４ｋの構成が、実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊの場合とは異なるが、第１レンズ２２ｋの射出面２３ｋに形成された前段非球面が、固体光源装置１０ａからの光を、コリメーターレンズユニット２０ｋの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｋの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１７３】
実施形態８に係る照明装置１００ｋは、放熱部材３２及びコリメーターレンズユニット２０ｋ（第１レンズ２２ｋ及び第２レンズ２４ｋ）の構成が実施形態７に係る照明装置１００ｊの場合とは異なるが、ランバート発光タイプの固体光源装置１０ａと、固体光源装置１０ａから射出される光を略平行化する実施形態８に係るコリメーターレンズユニット２０ｋとを備えるため、実施形態７に係る照明装置１００ｊと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１７４】
なお、実施形態８に係る照明装置１００ｋは、放熱部材及びコリメーターレンズユニット（第１レンズ及び第２レンズ）の構成以外は、実施形態７に係る照明装置１００ｊと同様の構成を有するため、実施形態７に係る照明装置１００ｊが有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【０１７５】
［実施形態９］
図１７は、実施形態９に係るコリメーターレンズユニット２０ｌ及び照明装置１００ｌ（符号を図示せず。）を説明するために示す図である。図１７（ａ）は固体光源装置１０ａ（透明基板１７ａ及び蛍光層１８ａのみ図示。）から射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｌによって略平行化される様子を示す図であり、図１７（ｂ）はコリメーターレンズユニット２０ｌから射出される光の相対光強度（相対光束密度）を示すグラフであり、図１７（ｃ）はコリメーターレンズユニット２０ｌから射出される光の面内光強度分布（光束密度分布）を示す図である。なお、図１７（ａ）における光線は、固体光源装置１０ａから射出される光がコリメーターレンズユニット２０ｌによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図１７（ｂ）の縦軸は、コリメーターレンズユニット２０ｌから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
【０１７６】
実施形態９に係る照明装置１００ｌ（符号を図示せず。）は、基本的には実施形態７に係る照明装置１００ｊと同様の構成を有するが、放熱部材及びコリメーターレンズユニット（第１レンズ及び第２レンズ）の構成が実施形態７に係る照明装置１００ｊの場合とは異なる。また、放熱部材及びコリメーターレンズユニットの構成が異なることに伴って、放熱部材保持部をさらに有する点が実施形態７に係る照明装置１００ｊの場合とは異なる。
【０１７７】
すなわち、実施形態９に係る照明装置１００ｌにおいては、放熱部材３４は水（ｎｄ＝１．３３３）からなり、コリメーターレンズユニット２０ｌの第１レンズ２２ｌは高屈折率光学ガラス（ｎｄ＝１．６５）からなる。また、それに伴って、図１７（ａ）に示すように、第１レンズ２２ｌの射出面（前段非球面）２３ｌ及び第２レンズ２４ｌの射出面（後段非球面）２６ｌの形状が実施形態７に係る照明装置１００ｊとは異なる。
【０１７８】
また、水は常温（５℃〜３５℃）において液体であるため、照明装置１００ｌは、放熱部材３４を保持するための放熱部材保持部４０をさらに有する。放熱部材保持部４０は、透明な部材（例えば、光学ガラス）からなる。放熱部材保持部４０は、内部に空間を有し、当該空間に透明基板１７ａ、蛍光層１８ａ及び放熱部材３４を収納している。
さらに、放熱部材保持部４０には第１レンズ２０ｌを嵌め込むための穴が設けられており、第１レンズ２２ｌは、パッキン４２を介して放熱部材保持部４０に取り付けられている。このため、図１７（ａ）に示すように、第１レンズ２２ｌは、入射面９５１において放熱部材３４と直接接している。
【０１７９】
このように、実施形態９に係るコリメーターレンズユニット２０ｌは、第１レンズ２２ｌの構成及び第２レンズ２４ｌの構成が、実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊの場合とは異なるが、第１レンズ２２ｌの射出面２３ｌに形成された前段非球面が、固体光源装置１０ａからの光を、コリメーターレンズユニット２０ｌの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット２０ｌの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態７に係るコリメーターレンズユニット２０ｊと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１８０】
実施形態９に係る照明装置１００ｌは、放熱部材３４及びコリメーターレンズユニット２０ｌ（第１レンズ２２ｌ及び第２レンズ２４ｌ）の構成が実施形態７に係る照明装置１００ｊの場合とは異なるが、ランバート発光タイプの固体光源装置１０ａと、固体光源装置１０ａから射出される光を略平行化する実施形態９に係るコリメーターレンズユニット２０ｌとを備えるため、実施形態７に係る照明装置１００ｊと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。
【０１８１】
なお、実施形態９に係る照明装置１００ｌは、放熱部材及びコリメーターレンズユニット（第１レンズ及び第２レンズ）の構成以外は、実施形態７に係る照明装置１００ｊと同様の構成を有するため、実施形態７に係る照明装置１００ｊが有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【０１８２】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１８３】
（１）上記実施形態１，２，４，５においては、前段非球面が第２レンズの入射面のみに形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。前段非球面が第１レンズの射出面のみに形成されていてもよい。また、実施形態７〜９においては、後段非球面が第２レンズの射出面に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。後段非球面が第２レンズの入射面に形成されていてもよい。
【０１８４】
（２）上記各実施形態においては、白色光を射出する固体光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。白色光以外の光（例えば、赤色光等単色光からなる光や、特定の色光成分を多く含む光）を射出する固体光源装置を用いてもよい。
【０１８５】
（３）上記実施形態７〜９においては、２つのレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。３つ以上のレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いてもよい。また、上記実施形態６においては、３つのレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。４つ以上のレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いてもよい。
【０１８６】
（４）上記実施形態９においては、内部に透明基板１７ａ、蛍光層１８ａ及び放熱部材３４を収納している放熱部材保持部４０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、「放熱部材を循環させ又は撹拌する装置」をさらに収納している放熱部材保持部を用いてもよい。このようにすることで、液体からなる放熱部材を循環させ又は撹拌することにより、光射出部をより強く冷却することが可能となる。
【０１８７】
（５）上記各実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、各種照明器具等。）に適用することもできる。
【０１８８】
（６）上記実施形態１、４及び７においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【０１８９】
（７）上記実施形態１、４及び７においては、３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
【０１９０】
（８）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
【符号の説明】
【０１９１】
１０，１０ａ…固体光源装置、１２…基台、１４，１３ａ…固体光源、１６，１８ａ…蛍光層、１８…封止部材、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｌ…コリメーターレンズユニット、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ…（第１レンズの）入射面、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｉ，２２ｊ，２２ｋ，２２ｌ…第１レンズ、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｉ，２３ｊ，２３ｋ，２３ｌ…（第１レンズの）射出面、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｉ，２４ｊ，２４ｋ，２４ｌ…第２レンズ、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋ，２５ｌ…（第２レンズの）入射面、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊ，２６ｋ，２６ｌ…（第２レンズの）射出面、２７…（第３レンズの）入射面、２８…第３レンズ、２９…（第３レンズの）射出面、３０，３２，３４…放熱部材、４０…放熱部材保持部、４２…パッキン、１００，１００ｇ，１００ｈ，１００ｊ…照明装置、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０，８２０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０，７３０，８１０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ，７１０，７４２，８３０…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、４１０…マイクロミラー型光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００，６１０…投写光学系、７００，７４０…ロッドインテグレーター光学系、７２０…偏光変換ロッド、７２２…偏光変換部、７２４，７４４…インテグレーターロッド、７５０…カラーホイール、７５２…モーター、８００…リレー光学系、１１ａ…固体光源アレイ、１２ａ…基板、１４ａ…コリメーターレンズアレイ、１５ａ…コリメーターレンズ、１６ａ…集光光学系、１７ａ…透明基板、１０００，１０００ｇ，１０００ｈ，１０００ｊ…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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